قوی ترین آهنربای دنیا در آمریکا ساخته شد

طبق یک مقاله پژوهشی جدید، دانشمندان آمریکایی موفق شدند قوی ترین آهنربای دنیا را بسازند.

قوی ترین آهنربای دنیا با چگالی شار مغناطیسی ۴۵ تسلا (۱۰ برابر قوی تر از یک دستگاه MRI بیمارستانی) پیشتر در اختیار آزمایشگاه عالی میدان مغناطیسی ملی آمریکا موسوم به MagLab در دانشگاه فلوریدا بود و حالا دانشمندان این آزمایشگاه اعلام کرده اند که موفق به ساخت آهنربایی با چگالی شار ۴۵.۵ تسلا شده اند. البته این پیشرفت چندان قابل توجه نیست اما مسیر را برای ساخت آهنرباهای قوی تر براساس اصول ابررسانایی هموار می کند.

مغناطیس از خواص ماده است که عموما نیز به واسطه حرکت بار الکتریکی در آنها ایجاد می شود. دانشمندان برای ساخت میدان های مغناطیسی قوی از کوئل های سیمی کمک می گیرند و با عبور دادن بار الکتریکی از درون این ساختارهای سیمی میدان های مغناطیسی مورد نظرشان را می سازند. در واقع هر چه جریان عبوری از درون این سیم ها متراکم تر باشد میدان مغناطیسی ایجاد شده نیز قوی تر خواهد بود.

برق مورد نیاز این آهنربا از خروجی یک زیردریایی هسته ای هم بیشتر است

حدودا دو دهه است که میدان مغناطیسی جریان مستقیم ۴۵ تسلا (یعنی میدانی که تغییر جهت نمی دهد) در آزمایشگاه MagLab قوی ترین آهنربای دنیا به شمار می رود. این میدان مغناطیسی در کنار اجزای مختلفی که دارد یک آهنربای مقاومتی از جنس مس دارد که ۳۳.۶ تسلا را درون یک کوئل ساخته شده از ابررسانای Nb₃Sn (نیوبیوم ۳ قلع) تولید میکند. سیم های مسی همزمان با عبور جریان گرما تولید می کنند که برای این کار نیز به برق ۳۱ مگاواتی نیاز است (این رقم بیشتر از خروجی برق برخی از زیردریایی های هسته ای است) و به هزاران لیتر آب سرد برای خنک سازی نیاز دارد.

سئونگ یانگ استادیار کالج مهندسی FAMU-FSU و از دانشمندان MagLab است که سرپرستی تیم سازنده آهنربای جدید با ابعاد یک قوطی نوشابه را بر عهده داشت.

قوی ترین آهنربای دنیا که Little Big Coil 3 نام دارد حاوی یک آهنربای ابررساناست که درون یک آهنربای مقاومتی جای داده شده و به جای استفاده از نیوبیوم- قلع از نوعی نوار پوشیده شده با ابررسانا به نام REBCO (متشکل از باریوم-مس-اکسید) ساخته شده که در دماهای بالا خاصیت ابررسانایی پیدا می کند. این نوار قطری به اندازه تار موی انسان دارد و می تواند حجم بالایی از جریان را از خود عبور دهد.

دانشمندان همچنین از عایق کاری این ساختار هم صرفنظر کردند چراکه مواد عایق باعث از دست رفتن خواص ابررسانایی یا کاهش آن می شود. در واقع آنها با این کار امکان انتقال حجم بیشتری از جریان را از طریق ماده ابررسانا و خنک سازی سریعش فراهم کردند.

اما میدان های مغناطیسی قدرتمندی مانند این مصارف علمی متعددی دارند که از آن جمله میتوان به درک خواص مواد جدید اشاره کرد. نکته دیگر آنکه این آزمایش صرفا اثبات مفهوم بوده؛ یعنی دانشمندان هنوز یک ابزار قابل اعتماد برای استفاده در آزمایشات خود نساخته اند.